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可穿戴医疗存储器件封装难题攻克

导读: 近期,便携式可穿戴医疗设备的创新大大促进了最小化半导体元件体积的需求。许多此类设备需要板上存储器来存储校准数据、测试结果以及数据日志。常见解决方案是使用串行EEPROM或闪存等非易失性存储器产品,这些产品能满足便携式医疗应用对高可靠性和极低功耗的要求。可穿戴医疗设备通常设计得尽可能隐蔽。

  近期,便携式可穿戴医疗设备的创新大大促进了最小化半导体元件体积的需求。许多此类设备需要板上存储器来存储校准数据、测试结果以及数据日志。常见解决方案是使用串行EEPROM或闪存等非易失性存储器产品,这些产品能满足便携式医疗应用对高可靠性和极低功耗的要求。可穿戴医疗设备通常设计得尽可能隐蔽。因此,在尽可能小的封装中达到所需的存储密度非常必要。例如,助听器的可定制性正不断增强,可针对特定用户进行编程,根据不同的听觉环境提供多种模式,以及提供数据日志以便在后续安排中进行进一步调整。这些创新要求在有限的外形尺寸中存储更多的数据。要满足这一点,许多医疗设备设计人员转而采用创新型裸片存储器解决方案。

  尽管裸片是存储器件体积最小的外观形式,然而在处理、存储和装配时将面临巨大挑战。采用裸片的传统方式是向半导体供货商订购整块晶圆。但是,这就要求医疗设备制造商寻求切割晶圆及键合晶圆的解决方案。对于一些制造商来说,这超出了他们的能力范围。虽然可将这些服务付费外包,但有一种替代解决方案是购买“框架内晶圆”——某种经过切割的晶圆。将经切割的晶圆置于用金属框架支撑的粘性薄膜中交运。 通过订购这样的晶圆,医疗设备制造商将获得供分拣和贴装的小块裸片。

  下一个挑战是如何将裸片电气连接到应用中。传统的做法是用环氧树脂将裸片固化在电路板上,然后用焊线来电气连接裸片。这样裸片就被封装在一个保护性的环氧树脂外壳中。这可不是一件简单的事,由于对裸片的放置精度有很高要求,需要特殊的设备。一种备用方案是使用“带凸块裸片”( bumped die )。这样的裸片已将其焊盘金属化,并将压焊点固定在焊盘上。可采用回流焊接技术将带凸块的裸片面朝下直接连接到PCB上。由于硅裸片和PCB的热膨胀(CTE)系数不同,带凸块的裸片存在焊点剪切应变的风险。出于这种原因,带凸块的裸片通常在底部填充额外的粘结剂,以提供更坚固的机械连接并减少CTE不匹配的影响。

  采用裸片大小存储器件的最新解决方案是芯片级封装(CSP)。CSP采用金属再分布层(RDL)将焊盘连接到接触面积更大的新区域,从而允许使用较大的焊珠。使用传统的晶圆加工工具在晶圆级应用这一额外的金属RDL。通过介质层将RDL与裸片电气隔离,使之仅与裸片上原始的焊盘相连。然后,再在RDL上覆盖另一介质层,使新的较大的焊盘裸露在外。较大的焊接接触面积增强了机械连接,无需像带凸块裸片那样在底部填充粘结剂。这样就得到了一个裸片大小的封装,能够将它如同任何其他表面贴装器件那样装配到电路板上。Microchip Technology目前大量提供各种采用CSP的EEPROM和闪存器件。CSP封装提供对于便携式医疗应用至关重要的裸片级外形尺寸,同时攻克了使用裸片的技术难题。

责任编辑:Mandy
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